Los químicos han desarrollado un nuevo método con el que pueden caracterizar catalizadores individuales de nanopartículas libres de metales nobles. Las partículas podrían ser una alternativa económica a los catalizadores de metales preciosos para obtener hidrógeno a partir del agua mediante electrólisis. "Para desarrollar nanopartículas eficaces, Necesitamos entender cómo la estructura y la actividad de partículas individuales o pequeños grupos de partículas se relacionan entre sí, ", dice el profesor Wolfgang Schuhmann del Centro de Electroquímica de la Ruhr-Universität Bochum. Describe un nuevo método de medición para este propósito junto con los investigadores Tsvetan Tarnev y el Dr. Harshitha Barike Ayappa de Bochum y la profesora Corina Andronescu de la Universidad de Duisburg-Essen y otros colegas de la revista Angewandte Chemie de 1 de octubre de 2019.

Hasta aquí, Hay pocas técnicas disponibles para medir la actividad catalítica de nanopartículas individuales o unas pocas. "Las corrientes que deben medirse son extremadamente pequeñas, y hay que encontrar una o pocas nanopartículas para medirlas de forma reproducible, "explica Schuhmann. El equipo de investigación, que coopera dentro de la Alianza Universitaria Ruhr, demostró que estos análisis también son posibles con un alto rendimiento, es decir, con microscopía de celda electroquímica de barrido.

Desarrollo de un nuevo sistema de referencia

Hasta ahora, el método no se había utilizado para este propósito porque las nanopartículas tenían que probarse en condiciones químicas exigentes y, por lo tanto, se producían grandes inexactitudes en las mediciones. Esto hizo imposible una interpretación confiable de los resultados. En su trabajo actual, los investigadores desarrollaron un nuevo sistema de referencia para escanear microscopía de células electroquímicas. Utilizando inteligentemente un estándar interno estable, eliminaron las inexactitudes de medición y permitieron mediciones duraderas en las condiciones dadas con alto rendimiento.

Análisis de nanopartículas de fabricación propia

Los investigadores produjeron partículas de carbono con inclusiones de nitrógeno y cobalto sobre carbono vítreo, estando las partículas presentes en la superficie individualmente o en grupos de unas pocas partículas. En un solo experimento, pudieron utilizar microscopía de celda electroquímica de barrido para determinar la actividad electroquímica de todas estas partículas individuales o grupos de partículas.

Las partículas catalizaron la llamada reacción de desprendimiento de oxígeno. La electrólisis del agua produce hidrógeno y oxígeno; el paso limitante de este proceso es actualmente la reacción parcial en la que se desprende oxígeno; catalizadores más eficientes para esta reacción parcial facilitarían la producción de hidrógeno.